EAD: barre di armatura in FRP

La pubblicazione dell’EAD 260023-00-0301, denominato “Carbon, glass, basalt and aramid fibre reinforced polymer bars as reinforcement of structural element” fornisce le basi per l’ottenimento della marcatura CE su barre d’armatura FRP (Fiber Reinforced Polymer) realizzate per l’appunto attraverso l’unione di fibre come carbonio, vetro e basalto, con una matrice polimerica di natura termoplastica o termoindurente, mediante tecnica di pultrusione. Nel seguente articolo si vogliono illustrare le prove richieste dall’EAD sopra citato per ottenere la certificazione, utili a comprendere la strada per l’ottenimento della marcatura CE di un prodotto caratterizzato da elevate prestazioni meccaniche, unite a leggerezza e resistenza agli ambienti corrosivi.

L’EAD, previsto come metodo di identificazione, qualificazione ed accettazione di materiali ad uso strutturale secondo le norme tecniche delle costruzioni, copre diametri compresi tra 5 e 32 mm, per un prodotto che intende estendere la vita utile dell’opera fino a 100 anni. Nello specifico, per i produttori che intendono ottenere la marcatura CE su barre FRP, le prove previste dall’EAD sono le seguenti:

• Determinazione delle proprietà geometriche;
• Prova di trazione;
• Prova di compressione;
• Prova di estrazione;
• Resistenza a taglio trasversale e interlaminare;
• Resistenza a fatica secondo prova di trazione:
• Resistenza al Creep;
• Determinazione dei coefficienti di espansione/dilatazione termica longitudinale e trasversale;
• Determinazione della temperatura di transizione vetrosa;
• Prove di rilassamento;
• Determinazione della temperatura di massimo utilizzo a flessione;
• Resistenza di barre piegate;
• Resistenza al fuoco;
• Prove di durabilità ambientale in ambiente alcalino.

Volendo porre a confronto l’EAD delle barre d’armatura FRP con altri EAD relativi a materiali compositi applicati al mondo delle costruzioni, come per FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) e CRM (Composite Reinforced Mortar), la prova di trazione rappresenta un test cardine per la determinazione di proprietà come il modulo elastico del materiale, il carico ultimo e la deformazione massima a rottura. Si tratta di una prova utile a determinare poi il degrado del materiale, una volta immerso in ambienti aggressivi, e la prima differenza che si può riscontrare è che non sono presenti prove di trazione a seguito di condizionamento in ambienti salini, umidi e a seguito di cicli di gelo/disgelo come per gli altri EAD; unicamente di resistenza a 1000 e 3000 ore in ambiente alcalino.

Viene poi la determinazione della temperatura di transizione vetrosa, caratteristica fondamentale per materiali a matrice polimerica, che si lega molto alla determinazione della temperatura massima di utilizzo a flessione (simile nel principio alla determinazione della Heat Deflection Temperature per i polimeri HDT); questo perché si vuole determinare la temperatura alla quale la matrice passa ad uno stato di “rammollimento”, con successivo cambiamento delle proprietà meccaniche del materiale. Si parte dalla condizione “vetrosa” e con l’aumento di temperatura si passa a quella “gommosa”, tipica dei materiali amorfi o semi cristalli come i polimeri. È la presenza di una matrice polimerica con comportamento viscoelastico e l’utilizzo prolungato del materiale nel tempo che richiedono prove di caratterizzazione come la resistenza al Creep, Rilassamento, Fatica e la determinazione dei coefficienti di espansione termica.

Seguono poi prove come il Pull-out o prova di estrazione da muratura, simile a quanto visto nell’EAD relativo ai prodotti CRM per gli elementi di connessione, con la differenza che si vuole determinare l’aderenza della barra al calcestruzzo senza ancoranti. Si aggiunge poi la prova di estrazione di barre piegate, prova schematizzata in Figura 1:

La caratterizzazione di barre d’armatura in FRP si conclude con le prove di compressione e di taglio, test che non compaiono all’interno degli EAD di altri prodotti in materiale composito nell’ ambito delle costruzioni e che si rifanno specificatamente allo studio del comportamento delle barre d’armatura. Nello specifico, le norme a cui si fa riferimento sono la ISO 604 (determinazione della resistenza a compressione, vedi anche ASTM D695), ISO 10406-1 (determinazione della resistenza a taglio trasversale, vedi anche ASTM D7617) e ISO 14130 (determinazione della resistenza a taglio interlaminare).